[發(fā)明專利]無(wú)損焊縫檢驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)選通的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510293791.6
• 申請(qǐng)日: 2015-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105424818B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·圣勞倫;B·勒帕熱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奧林巴斯科技美國(guó)公司
• 主分類號(hào): G01N29/44
• 分類號(hào): G01N29/44
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發(fā)明涉及一種無(wú)損焊縫檢驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)選通的系統(tǒng)和方法。針對(duì)焊縫檢驗(yàn)所配置的相控陣列超聲檢驗(yàn)系統(tǒng)包括利用自動(dòng)化優(yōu)化選通以考慮到相控陣列探測(cè)器和焊縫線之間的實(shí)際距離的數(shù)據(jù)分析處理。該系統(tǒng)體現(xiàn)焊縫追蹤模塊和動(dòng)態(tài)選通模塊。該追蹤模塊基于回波信號(hào)來(lái)產(chǎn)生焊縫線的動(dòng)態(tài)校正覆層，其中該動(dòng)態(tài)校正覆層相對(duì)于相應(yīng)的初始覆層具有一系列偏移。該動(dòng)態(tài)選通模塊有目的地定位多個(gè)數(shù)據(jù)分析選通器以濾除與焊縫無(wú)關(guān)的源所引起的噪聲信號(hào)，并且提供調(diào)整了至少一部分偏移的動(dòng)態(tài)目標(biāo)選通。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及用于進(jìn)行無(wú)損測(cè)試/檢驗(yàn)(以下稱為NDT/NDI)的方法和系統(tǒng)，尤其涉及利用在相控陣列超聲檢驗(yàn)或后檢驗(yàn)期間獲得的響應(yīng)信號(hào)所引導(dǎo)的動(dòng)態(tài)選通的定位數(shù)據(jù)解釋輔助。

背景技術(shù)

相控陣列超聲測(cè)試(PAUT)是應(yīng)用于工業(yè)無(wú)損測(cè)試的超聲測(cè)試(UT)的高級(jí)方法。常見(jiàn)的應(yīng)用是在諸如焊縫等的制品中查找裂紋。

從技術(shù)上已知為單片探測(cè)器的單元件(非相控陣列)探測(cè)器沿固定方向發(fā)出光束。為了對(duì)大量材料進(jìn)行測(cè)試，傳統(tǒng)的探測(cè)器必須以物理方式移動(dòng)經(jīng)過(guò)關(guān)注區(qū)域或開(kāi)始在關(guān)注區(qū)域內(nèi)掃頻或掃描光束。

作為對(duì)比，來(lái)自PAUT探測(cè)器的光束可以在無(wú)需使該探測(cè)器移動(dòng)的情況下以電子方式移動(dòng)，并且可以高速掃過(guò)大量材料。由于PAUT探測(cè)器由各自可以按計(jì)算機(jī)所計(jì)算的定時(shí)單獨(dú)產(chǎn)生脈動(dòng)的多個(gè)小元件構(gòu)成，因此能夠?qū)υ摴馐M(jìn)行控制。術(shù)語(yǔ)相控是指定時(shí)，并且術(shù)語(yǔ)陣列是指多個(gè)元件。將促成光束形成的探測(cè)器的元件定義為光束的孔徑；孔徑可以包括PAUT探測(cè)器的元件的一部分或全部。

在焊縫的典型檢驗(yàn)期間，按各種入射角度從一個(gè)或多個(gè)孔徑產(chǎn)生多個(gè)光束。這些光束生成示出與零件內(nèi)的缺陷相關(guān)聯(lián)的超聲波在(預(yù)期找到缺陷的)所掃描焊縫的關(guān)注區(qū)域上的反射(或衍射)的圖像。對(duì)于孔徑固定并且僅角度改變的情況，將圖像稱為扇形掃描或s掃描。

為了具有適當(dāng)覆蓋范圍的焊縫區(qū)域，幾乎始終要求組合來(lái)自焊縫的兩側(cè)的檢驗(yàn)。為了定義該檢驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范做法涵蓋用于定義探測(cè)器和光束結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)，其中示例是美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(American Society of Mechanical Engineers)的無(wú)損檢測(cè)(第V部分)鍋爐和壓力準(zhǔn)則(Nondestructive Examination(Section V)Boiler and PressureCode)。焊縫檢驗(yàn)通常涉及楔形件的使用，其中該楔形件定義第一機(jī)械入射角度以產(chǎn)生切變波在衍射角度為40～70度的范圍內(nèi)的s掃描、以及通過(guò)以與焊縫軸平行的方式移動(dòng)探測(cè)器結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行的焊縫的機(jī)械掃描。

與利用相控陣列超聲掃描的焊縫檢驗(yàn)相關(guān)聯(lián)的反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題是將相關(guān)指征與楔形件內(nèi)的聲學(xué)反射、涉及模式轉(zhuǎn)換的各種超聲路徑或來(lái)自焊縫幾何形狀自身的反射(稱為幾何回波)區(qū)分開(kāi)。

圖1a示出可用于使用相控陣列探測(cè)器106a和106b來(lái)對(duì)扁平零件102中的焊縫104進(jìn)行檢驗(yàn)的各種位置的一些常見(jiàn)問(wèn)題。通過(guò)進(jìn)行NDI超聲檢驗(yàn)，檢驗(yàn)員通常以零件102的特定區(qū)域作為對(duì)象以篩查缺陷。然而，聲音必須在零件102中行進(jìn)不必進(jìn)行篩查的距離、例如超聲光束108的第一腿部。

例如，來(lái)自裂紋112的回波在PAUT檢驗(yàn)中可能是有害的。在很多時(shí)候，這些噪聲回波將在與焊縫檢驗(yàn)無(wú)關(guān)的區(qū)域中出現(xiàn)。為了提高信噪比(SNR)，通常的做法是檢驗(yàn)員定義用以選擇這些檢驗(yàn)員想要保持信號(hào)的哪個(gè)區(qū)間的選通器。(選通器外的信號(hào)從俯視圖/側(cè)視圖表示中被丟棄)。可以配置數(shù)種選通器以沿著超聲光束108、零件的深度范圍或者在本發(fā)明中為焊縫截面上的2D多邊形120和122(這里被稱為2D選通器)來(lái)選擇特定區(qū)間。

2D選通的一個(gè)示例是使用選通器120來(lái)篩查焊縫104的整個(gè)截面以使得能夠分析來(lái)自該焊縫的所有信號(hào)，但丟棄來(lái)自裂紋112的噪聲回波。2D選通器122可用于僅篩查焊縫的熔接截面以分析指征118，但丟棄來(lái)自裂紋112的噪聲回波。另一2D選通器可用于僅篩查焊縫的焊趾裂縫截面以使得能夠分析缺陷但丟棄來(lái)自裂紋112的噪聲回波、或者僅篩查焊縫的本體以分析孔隙率但丟棄來(lái)自裂紋112的噪聲回波。